La physique quantique exige-t-elle la non-localité ?

[Deedee81]

Non, non, j'avais bien en tête l'interprétation d'Everett dans la version "many minds" : http://plato.stanford.edu/entries/qm-everett/#6

Ah oui, ok, c'est moi qui mélangeait les deux (ceci dit, les consciences multiples, ce n'est pas d'Everett mais plutôt une variation de ???? sur l'interprétation d'Everett). Ca reste un truc bizarre. Très philo (j'ai beaucoup lu cette encyclopédie mais surtout pour ses cotés physiques, j'ai fait un peu le tri en laissant de coté ce qui me semblait trop philo. Un comble vu l'encyclopédie en question . Il y a des articles scientifiquement très solides, comme celui sur la logique quantique qui est même très matheux et pas du tout philo).

Moi l'interprétation qui m'a toujours beaucoup posé de problèmes de compréhension c'est l'interprétation modale (Van Fraasen et consor).
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[chaverondier]

Content de pouvoir engager la discussion sous un angle physique (c'est ce qui m'intéresse) et, si possible, le plus proche possible d'une vraie expérience de physique. Je vais reformuler complètement ma question dans ce but dans mon prochain post sur ce fil.

Grande est alors la tentation d'identifier ces variables cachées à l'état microscopique complet de l'appareil de mesure et de son environnement. Mais cette hypothèse se heurte à l'unitarité de l'évolution de cet état.

Le modèle de la mesure quantique de Roger Balian [1][2][3] résout ce problème. Toutes les étapes y sont, y compris la dernière, l'obtention d'un unique résultat de mesure absente de pratiquement tous les autres modèles (bottant en touche par des considérations plus philosophiques que vraiment physiques).

Il n'y a pas plus (et pas moins d'ailleurs) de conflit entre l'irréversibilité de la mesure quantique et l'unitarité de la dynamique hamiltonienne modélisant les évolutions quantiques qu'entre l'irréversibilité de l'équation de Boltzmann (liée à la fuite d'information modélisée par l'hypothèse du chaos moléculaire) et l'unitarité de la dynamique hamiltonienne modélisant l'évolution classique d'un gaz parfait.

Par contre, la dynamique des évolutions quantiques est un modèle plus précis que l'approximation consistant à considérer les systèmes d'une certaine taille comme vraiment classiques.

Cela dit, grâce aux travaux de R.BALIAN (et du LKB [4]), on a la réponse à la plupart des questions "épistémo-philosophiques" qu'on voit souvent posées au sujet de la mesure quantique (donc elles m'intéressent beaucoup moins). Par contre, je n'ai pas encore de réponse sur la possibilité (spéculative car violant la règle de Born) de "faire basculer" un état chat de Schrödinger

lpsi> = lA>+lB> (avec <AlB> = 0 les états lA> et lB> étant des états classiques)

plus souvent vers l'état lA> que vers l'état lB> (le lien de cette éventualité avec la possibilité de violer le no-communication theorem, et donc la causalité relativiste, est sommairement décrit en (1)).

On ne peut pas répondre à cette question (la possibilité de pousser le chat de Schrödinger plus souvent vers lA> que vers lB>) dans l'absolu. Je suis intéressé par une réponse à cette question dans le cadre de considérations et modélisations proches à très proches de celles du modèle de la dynamique de mesure quantique proposé par R.BALIAN.

Compte tenu des réponses obtenues à ma question initiale, je vais la reformuler en serrant de plus près le point précis (la question grossièrement évoquée ci-dessus concernant les états chat de Schrödinger) sur lequel je souhaiterais une réponse ou des références à lire pour essayer de trouver cette réponse si elle n'est pas évidente (je suis presque certain qu'on est dans ce deuxième cas de figure).

(1) l'idée générale, c'est d'utiliser la mesure quantique de polarisation verticale sur l'un des deux systèmes d'une paire de systèmes à deux états dans l'état singulet, puis l'intrication du deuxième système avec un polariseur horizontal mésoscopique.

Cela met ainsi de polariseur horizontal mésoscopique dans un état superposé et il reste à savoir si on peut trouver une possibilité de faire basculer le chat de Shrödinger ainsi créé plus souvent "dans l'état mort que dans l'état vif" grâce au caractère métastable d'un tel état non classique.

On met(trait) ainsi en évidence ce caractère métastable, donc le fait que, de l'autre côté, ce sont des mesures de polarisation verticale successives qui sont réalisées (par l'autre expérimentateur jouant ainsi le rôle d'émetteur).

[1] Curie-Weiss model of the quantum measurement process (5 pages), Authors: Armen E. Allahverdyan, Roger Balian, Theo M. Nieuwenhuizen, Submitted on 22 Mar 2002 (v1), last revised 18 Dec 2002 version, v2 http://arxiv.org/abs/cond-mat/0203460

[2] Understanding quantum measurement from the solution of dynamical models, Authors: Armen E. Allahverdyan, Roger Balian, Theo M. Nieuwenhuizen (161 pages) http://arxiv.org/abs/1107.2138

[3] Roger BALIAN Phase Transitions and Quantum Measurements Armen E. Allahverdyan, Roger Balian and Theo M. Nieuwenhuizen (12 pages)
http://arxiv.org/abs/quant-ph/0508162v1

[4] Oscillations de Rabi à la frontière classique-quantique, Génération de chats de Schrödinger, Alexia Auffeves Garnier, thèse de doctorat soutenue le 29 Juin 04
http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006406/en/

[Pio2001]

Il n'y a pas plus (et pas moins d'ailleurs) de conflit entre l'irréversibilité de la mesure quantique et l'unitarité de la dynamique hamiltonienne modélisant les évolutions quantiques qu'entre l'irréversibilité de l'équation de Boltzmann (liée à la fuite d'information modélisée par l'hypothèse du chaos moléculaire) et l'unitarité de la dynamique hamiltonienne modélisant l'évolution classique d'un gaz parfait.

Tiens, c'est vrai, ça, au fait
Je ne vois aucune objection à cela... dans l'hypothèse de l'existence d'actions non locales, je le rappelle.

Par contre, je n'ai pas encore de réponse sur la possibilité (spéculative car violant la règle de Born) de "faire basculer" un état chat de Schrödinger

lpsi> = lA>+lB> (avec <AlB> = 0 les états lA> et lB> étant des états classiques)

plus souvent vers l'état lA> que vers l'état lB> (le lien de cette éventualité avec la possibilité de violer le no-communication theorem, et donc la causalité relativiste, est sommairement décrit en (1)).

On ne peut pas répondre à cette question (la possibilité de pousser le chat de Schrödinger plus souvent vers lA> que vers lB>) dans l'absolu. Je suis intéressé par une réponse à cette question dans le cadre de considérations et modélisations proches à très proches de celles du modèle de la dynamique de mesure quantique proposé par R.BALIAN.

Je ne connais pas le modèle de R.Balian, mais je suppose que l'on considère que l'ensemble composé du système, de son environnement, des autres systèmes éventuellement intriqués avec lui et de leurs environnements, évolue statistiquement (de façon non locale) vers un état probable, et qu'un état macroscopique non superposé est plus probable qu'un état macroscopique superposé.

Je ne suis pas chercheur, donc je ne saurais dire si la question du biaisage du hasard quantique a fait l'objet de publication. Cela m'étonnerait, vu que le préalable à ce phénomène serait de pouvoir dépasser la vitesse de la lumière.

Si l'on suppose que c'est le cas, hypothèse ici justifiée par le fait qu'en échange, on résoud les insurmontables problèmes philosophiques que sont le non réalisme ou l'indéterminisme absolu, alors il faudrait décrire un modèle d'expérience simple et précis, car j'entrevois un problème.

D'abord, simplifions à l'extrême le système permettant de communiquer de l'information par intrication quantique. On se donne une source de particules de spin 1/2 intriquées dans l'état singulet, c'est-à-dire de spin anti-corrélé quelle que soit la direction de la mesure (|Alice haut> x |Bob bas> - |Alice bas> x |Bob haut>).
Alice et Bob font des mesures verticales. Ils observent tous deux 50 % de spin haut et 50% de spin bas.
Alice veut envoyer un message binaire à Bob, composé de 0 et de 1.
Alice et Bob se mettent d'accord sur un protocole synchronisé. Au temps t0 démarre l'émission du premier bit, porté par la première particule mesurée. Le second bit est porté par la particule suivante etc.
Pour donner la valeur 0 à un bit du message, Alice biaise sa mesure quantique de façon à obtenir spin haut sur la particule correspondante. Le spin de bob étant anti-corrélé, il mesure spin bas.
Pour donner la valeur 1 à son bit, Alice biaise sa mesure quantique de façon à obtenir spin bas. Le spin de bob étant anti-corrélé, il mesure spin haut.
Pour décoder le message, Bob note 0 lorsqu'il mesure spin bas, et 1 lorsqu'il mesure spin haut. Alice et Bob réalisant leurs mesures au même instant, la transmission est instantanée.

Encore une fois, insistons bien sur le fait que nous sommes ici en train de spéculer sur une situation qui, en principe est interdite par les théories actuelles. Le hasard quantique n'est pas biaisable. Mais admettons...

Je vois ici poindre un drôle de problème. Nous sommes en train d'imaginer qu'il existe des variables cachées qui déterminent le résultat des mesures. Nous imaginons que nous pouvons agir dessus pour biaiser nos résultats.
Mais il est expérimentalement démontré que ces variables doivent être non locales, et contextuelles, (sauf peut-être dans l'interprétation d'Everett, mais justement, nous n'y sommes pas).

Autrement dit, pour biaiser sa mesure, Alice doit agir sur l'environnement du système. Le système, ce sont les deux particules intriquées. Alice doit donc nécessairement agir dans l'environnement de Bob pour à la fois biaiser sa mesure, et conserver l'intrication, dont les corrélations se manifestent lors de la réduction du paquet d'onde complet par son environnement complet, Alice et Bob compris.

En conclusion, avant de pouvoir envoyer un message instantané à Bob, Alice doit d'abord agir instantanément sur l'environnement de Bob ! Ne serait-on pas en train de se mordre la queue ?

Je pense que cette petite expérience de pensée nous montre que si la réalité quantique est à variables cachées non locales, il est inutile d'utiliser l'intrication quantique pour communiquer à distance... il suffit d'utiliser les variables cachées, puisqu'elles sont déjà non locales. Toute action sur une variable cachée pourra être en principe détectée n'importe où instantanément !

[invite6d525980]

(ceci dit, les consciences multiples, ce n'est pas d'Everett mais plutôt une variation de ???? sur l'interprétation d'Everett).

En fait, si j'ai bien compris, Everett est resté assez laconique sur son "interprétation"...Il a juste conservé l'ensemble des états possibles... Ce sont les épigones (De Witt, Deutsch,...et Zeh, Albert, Loewer) qui ont tenté d'illustrer avec une sorte de représentation étrange cette prolifération d'états superposés...En multipliant les consciences (l'esprit) ou les mondes (l'étendue).

[Deedee81]

En fait, si j'ai bien compris, Everett est resté assez laconique sur son "interprétation"...Il a juste conservé l'ensemble des états possibles... Ce sont les épigones (De Witt, Deutsch,...et Zeh, Albert, Loewer) qui ont tenté d'illustrer avec une sorte de représentation étrange cette prolifération d'états superposés...En multipliant les consciences (l'esprit) ou les mondes (l'étendue).

oui, en effet. J'ai d'ailleurs toujours été séduit par son interprétation "brute" (dite aussi états relatifs) sans ajout d'une ontologie de mondes multiples (ou du style). Je me contente de l'interprétation dite brute et d'une analyse relationnelle. Je ne suis pas choqué par le caractère quelque peu bizarre des états superposés (de toute façon, tout somme d'états de base correspond à un autre état qui peut être un état d'une base appropriée) et je ne cherche pas à le résoudre par des raisonnements philosophiques parfois alambiqués (comme le "degré d'existence" que j'ai lu une fois ). Je me satisfais du simple fait qu'un observateur dans cet état n'est pas en mesure de se rendre compte de la superposition. Et les difficultés avec les probabilités dans ce type d'interprétation ne sont pas si difficile à régler (bien que ce soit très piégeant !!!!).

Pour la petite histoire (a confirmer), Everett était favorable à une interprétation de type monde multiple. Mais le premier jet de son travail pour son doctorat fut refusé. Il réalisa donc une version moins exotique. Celle des états relatifs.

Puis DeWitt a élaboré l'ontologie des mondes multiples en accord avec Everett.

Puis, par apprêt, Everett s'est occupé de tout autre chose (il a basculé dans un univers parallèle quoi ).

[chaverondier]

Tiens, c'est vrai, ça, au fait
Je ne vois aucune objection à cela... dans l'hypothèse de l'existence d'actions non locales, je le rappelle.

L'irréversibilité découle de la fuite d'information hors de portée de l'observateur, que se soit en mécanique classique ou en mécanique quantique (indépendamment de considérations de non localité).

Je ne connais pas le modèle de R.Balian

Il y a cinq pages à lire et elles sont très claires (mais difficiles à lire car très condensées). J'ai peur qu'il soit difficile de discuter sur ce sujet très délicat sans ce prérequis ([1] Curie-Weiss model of the quantum measurement process (5 pages), Authors: Armen E. Allahverdyan, Roger Balian, Theo M. Nieuwenhuizen, Submitted on 22 Mar 2002 (v1), last revised 18 Dec 2002 version, v2 http://arxiv.org/abs/cond-mat/0203460 ).

mais je suppose que l'on considère que l'ensemble composé du système, de son environnement, des autres systèmes éventuellement intriqués avec lui et de leurs environnements, évolue statistiquement (de façon non locale)

De façon quantique, en conformité avec une modélisation dans le cadre de la physique quantique statistique (utilisation du formalisme des opérateurs densité). Aucune hypothèse ou interprétation n'est ajoutée.

un état macroscopique non superposé est plus probable qu'un état macroscopique superposé.

La dynamique de l'évolution d'un spin 1/2 lors de sa mesure est modélisée dans le cas d'un spin 1/2 interagisant avec un milieu paramagnétique A en état métastable (l'appareil de mesure basculant dans l'état d'aimantation correspondant au spin sous l'effet d'un hamiltonien d'interaction approprié) l'appareil A étant lui-même en interaction avec un bain de phonons.

Je ne suis pas chercheur, donc je ne saurais dire si la question du biaisage du hasard quantique a fait l'objet de publication. Cela m'étonnerait, vu que le préalable à ce phénomène serait de pouvoir dépasser la vitesse de la lumière.

Ce n'est pas le préalable, mais au contraire la conséquence.

en échange, on résoud les insurmontables problèmes philosophiques que sont l'indéterminisme absolu

Ce qui est typique de la mécanique quantique, c'est l'existence d'états superposés et l'existence de particules indiscernables dont les fermions (obéissant à la statistique de fermi-Dirac) et les bosons (obéissant à la statistique de Bose Einstein) ainsi que les inégalités de Heisenberg et la violation des inégalités de Bell (ainsi que tout ce qui distingue l'information quantique de l'information classique).

Non seulement l'hypothèse d'un indéterminisme absolu n'est pas nécessaire, mais elle serait incompatible avec le déterminisme de la dynamique hamiltonienne des évolutions quantiques.

Au même titre que l'indéterminisme thermodynamique statistique des grandeurs macroscopiques d'un ensemble canonique par exemple (les fluctuations statistiques de ces grandeurs), l'indéterminisme quantique (découlant de la difficulté de prévoir dans quel état va basculer un appareil de mesure en état superposé, donc métastable) est une conséquence de la fuite d'information hors de portée de l'observateur macroscopique.

Cet indéterminisme a d'ailleurs la même origine thermodynamique statistique. Il est relié à l'entropie de Boltzmann, la quantité d'information qui se cache dans les bains thermiques, bains enregistrant l'information jugée précieuse de façon permanente et robuste en acceptant d'écraser, en contrepartie, beaucoup beaucoup d'information jugée non pertinente à notre échelle.

Cela explique la cohabitation un peu délicate de la mesure quantique sur des systèmes intriqués avec la localité relativiste (voire le conflit si on peut biaiser la règle statistique de Born en agissant sur des ddl à ce jour difficiles à maîtriser avec notre techno actuelle). Ce conflit semble logique quand on descend à un niveau de modélisation plus fin que le niveau d'observation macroscopique auquel se vérifient (en dernier ressort) les symétries des lois de la physique (dont l'invariance de Lorentz).

C'est aussi au niveau macroscopique que se définit l'écoulement du temps tel que nous le voyons s'égréner à notre échelle macroscopique (celle découlant de notre incapaicité à recueillir une quantité d'information supérieure à celle autorisée par l'entropie de Boltzmann du système observé).

Bref, je suppose que l'espace-temps relativiste (émergeant du groupe de Poincaré) est une emergence de nature thermodynamique statistique issue de nos appareils de mesure macroscopiques.

Si l'on suppose que c'est le cas, hypothèse ici justifiée par le fait qu'en échange, on résoud les insurmontables problèmes philosophiques que sont le non réalisme

Le non-(réalisme naïf), le fait de reconnaître que les systèmes observés n'ont pas de propriété objective, mais seulement des propriétés intersubjectives, est incontournable. En effet, les propriétés que nous attribuons aux systèmes observés sont des grandeurs macroscopiques. Elles n'ont de sens que vis à vis d'un regroupement des états microphysiques en classes d'équivalences d'états indiscernables pour une classe d'observateurs : les observateurs macroscopiques (sensés ne savoir mesurer que des grandeurs macroscopiques).

Le positivisme naïf, reposant sur une attitude agnostique vis à vis de l'existence même d'une réalité extérieure, n'est pas contre pas requis.

alors il faudrait décrire un modèle d'expérience simple et précis, car j'entrevois un problème.

Précis, c'est possible. Simple par contre, non, je ne pense pas.

Alice veut envoyer un message binaire à Bob, composé de 0 et de 1. Alice et Bob se mettent d'accord sur un protocole synchronisé. Au temps t0 démarre l'émission du premier bit, porté par la première particule mesurée. Le second bit est porté par la particule suivante etc.

Ca ne marche pas, il faut qu'Alice réalise plusieurs mesures de spin vertical successives de son côté (avec un polariseur vertical macroscopique). Bob ne s'en rend pas compte en mesurant le spin de sa particule. Bob doit laisser sa particule s'intriquer avec un polariseur horizontal mésoscopique se mettant donc dans un état quantique superposé (donc métastable) de deux états classiques.

Le polariseur horizontal mésoscopique de Bob reste au contraire dans un état classique (suite à son interaction avec la particule arrivant de ce côté) quand Alice réalise "auparavant" plusieurs mesures de spin horizontal successives (sur la particule jumelle).

Reste à identifier ce caractère métastable en faisant (par exemple) basculer le polariseur mésoscopique plus souvent dans l'état de spin horizontal droit que dans l'état de spin horizontal gauche, cette action étant plus difficile quand le polariseur a déjà basculé dans un état de polarisation horizontale (un état classique donc stable) droit ou gauche.

Je reste très vague volontairement, pour l'instant, afin d'expliquer l'idée de principe. Dès que l'idée sera bien comprise (sans pour autant être nécessairement d'accord sur le fait qu'elle puisse peut-être marcher, c'est autre chose) je passerai à une description expérimentale plus détaillée donnée (à titre d'illustration) dans le cadre des expériences d'électrodynamique quantique en cavité du LKB.

Je ne pense pas que ce soit le bon système à choisir pour le but visé, mais ça offre l'avantage d'être très concret, donc plus facile à saisir, donc plus facile, aussi, à analyser-critiquer en détail.

[invite6d525980]

oui, en effet. J'ai d'ailleurs toujours été séduit par son interprétation "brute" (dite aussi états relatifs) sans ajout d'une ontologie de mondes multiples (ou du style).

Dans le papier dont tu avais donné les références (Decoherence, the measurement problem, and interpretations of quantum
mechanics de Maximilian Schlosshauer), je cite ce passage, qui inspire ma perplexité sur l'utilité d'Everett :

"C. Relative-state interpretations

Everett’s original (1957) proposal of a relative-state
interpretation of quantum mechanics has motivated several
strands of interpretation, presumably owing to the
fact that Everett himself never clearly spelled out how
his theory was supposed to work. The system-observer
duality of orthodox quantum mechanics introduces into
the theory external “observers” who are not described by
the deterministic laws of quantum systems but instead
follow a stochastic indeterminism. This approach obviously
runs into problems when the universe as a whole
is considered: by definition, there cannot be any external
observers. The central idea of Everett’s proposal is
then to abandon duality and instead (i) to assume the
existence of a total state | i representing the state of
the entire universe and (ii) to uphold the universal validity
of the Schrödinger evolution, while (iii) postulating
that all terms in the superposition of the total state at
the completion of the measurement actually correspond
to physical states."

Le doute provient de deux considérations : 1 En quoi est-ce un problème pour Copenhague de considérer l'ensemble de l'univers ? Puisque les observateurs, comme sujets, n'en font évidemment pas partie...La phrase, que j'ai mise en gras, est un non sens. Les sujets ne sont pas réductibles à l'univers objectif, classique, empirique (selon comme on veut le nommer).

2 Et, du coup, quelle est la différence entre Copenhague et Everett (dans sa forme pure, pas avec les inteprétations délirantes-multiples des esprits et de l'étendue) ? Everett ne proviendrait-elle pas d'une incompréhension de base de Copenhague ? Et en fait, sur le fond, d'une incompréhension de ce qu'est un observateur (un sujet pour lequel apparait le monde classique).

[inviteccac9361]

Everett ne proviendrait-elle pas d'une incompréhension de base de Copenhague ?

La théorie est-elle un cas particulier de la physique et peut-elle se trouver en dehors de l'univers dans lequel elle est enoncé ?

[invite6d525980]

La théorie est-elle un cas particulier de la physique et peut-elle se trouver en dehors de l'univers dans lequel elle est enoncé ?

Bien évidemment... L'univers que décrit la physique n'épuise pas toute la réalité... Elle ne décrit pas le monde des objets mathématiques, par exemple, ni pas mal de choses qui relévent de l'ontologie à la première personne... et bien sûr, elle ne figure pas elle-même, en tant que théorie, dans cet univers physique qu'elle décrit...

[invite6754323456711]

Tiens, c'est vrai, ça, au fait

Cela ne fait que déplacer le problème dans le mauvais sens. Il n'est plus basé que sur des présupposés métaphysiques non mesurable.

Patrick

[chaverondier]

Quelle est la différence entre Copenhague et Everett (dans sa forme pure, pas avec les inteprétations délirantes-multiples des esprits et de l'étendue) ? Everett ne proviendrait-elle pas d'une incompréhension de base de Copenhague ? Et en fait, sur le fond, d'une incompréhension de ce qu'est un observateur (un sujet pour lequel apparait le monde classique).

Du point de vue du phénomène de mesure quantique, l'interprétation dite de Copenhague se contente de constater et d'accepter ce qu'on observe sans trop chercher à aller plus loin. Dans ce but, elle postule l'existence d'une sorte de frontière, un peu mystérieuse, séparant le monde microsopique du monde macroscopique. Au delà de cette frontière, la physique quantique ne serait plus valide et serait remplacée par la physique classique.

La théorie de la mesure de Von Neumann va plus loin, mathématiquement, que l'interprétation de Cophenhague. Elle formalise mathématiquement la frontière quantique/classique par une coupure dite de Von Neumann. Au delà de cette frontière, dans une base hilbertienne privilégiée d'états dits classiques, les états de superposition quantique s'effondrent en états non superposés de cette base, sans qu'on sache très bien pourquoi (selon des statistiques données par la règle de Born).

Everett laisse tomber l'hypothèse de la coupure de la chaîne infinie de Von Neumann. Il considère qu'on observe un effondrement mais qu'en "réalité" cet effondrement n'existe pas (la réalité superposée où cet effondrement n'existerait pas étant par contre inobservable, l'observateur étant lui même en état superposé dans cette interprétation). Le but visé est de conserver un caractère objectif à la fonction d'onde et de pouvoir conserver des superpositions quantiques à l'échelle macroscopique (superpositions telles que les condensats de Bose Einstein ou les SQIDS par exemple, qu'effectivement on sait observer).

Par contre, la construction de Von Neumann, éventuellement amputée de sa coupure, est inachevée. La modélisation de la décohérence la poursuit (sans la teminer complètement cependant). Elle modélise la disparition des termes extradiagonaux de l'opérateur densité du système observé dans la base Hilbertienne de l'observable mesurée (en passant par la modélisation d'une interaction hamitonienne de l'appareil de mesure avec un environnement, un bain thermique dont les ddl sont inaccessibles à l'observateur).

Enfin, il reste à modéliser (dans le cadre de la physique quantique statistique) la dynamique progressive d'obtention de résultats de mesure déterminés (obéissant à la règle statistique de Born) enregistrés de façon robuste à l'échelle macroscopique et corrélés à l'état quantique du système physique observé (à l'issue du processus de mesure quantique).

Ce travail assez récent (une dizaine d'années) poursuivant et achevant les travaux de modélisation de la décohérence, ont été engagés par R.BALIAN et al. Je n'ai pas connaissance de travaux sur la mesure quantique qui seraient encore plus avancés que ceux de R.BALIAN.

Ces travaux rendent assez démodées bon nombre de questions relatives à la mesure quantique, notamment celles relatives à l'observateur. Il retrouve une place beaucoup plus raisonnable, tout en n'étant pas pour autant complètement écarté du jeu. Il est présent à travers les considérations de thermodynamique statistique des processus irréversibles.

En effet, la notion d'irréversibilité (et d'écoulement irréversible du temps) n'a de sens que vis à vis d'une notion d'entropie caractéristique d'une classe d'observateurs : la classe des observateurs pour lesquels deux systèmes possédant le même état macroscopique sont indiscernables (à leur échelle d'observation : l'échelle d'observation leur donnant accès seulement aux grandeurs d'état macroscopiques).

[Pio2001]

Il y a cinq pages à lire et elles sont très claires (mais difficiles à lire car très condensées). J'ai peur qu'il soit difficile de discuter sur ce sujet très délicat sans ce prérequis ([1] Curie-Weiss model of the quantum measurement process (5 pages), Authors: Armen E. Allahverdyan, Roger Balian, Theo M. Nieuwenhuizen, Submitted on 22 Mar 2002 (v1), last revised 18 Dec 2002 version, v2 http://arxiv.org/abs/cond-mat/0203460 ).

Je viens de les lire. Mon faible niveau ne me permet pas de comprendre l'ensemble des formules. Je ne sais pas trop ce que c'est qu'un Hamiltonien, par exemple, bien que j'aie dans mon cursus plusieurs fois eu à résoudre des exercices élémentaires dessus.
Pour ce qui est des matrices densité, je connais quelques bases. Je connais la distinction entre les termes diagonaux et extra-diagonaux.
Pour les espaces vectoriels et les bases d'états propres, ça va.

J'ai donc pu suivre l'ensemble du raisonnement, sans toutefois être capable de porter un jugement sur les détails. Il s'agit d'une expérience théorique dans laquelle un système de spin 1/2 interagit avec un aimant, modélisé par un grand nombre de spins, et avec un environnement composé de phonons.
Ces trois éléments sont modélisés mathématiquement, et il est démontré (je leur fait confiance), qu'il évolue nécessairement de la façon prédite par le postulat de la mesure en mécanique quantique.

Il est donc montré qu'il existe au moins un système possible de "Chat de Schrödinger" (celui choisi) qui se comporte de façon à "réduire spontanément son paquet d'onde".

Les corrélations EPR, les inégalités de Bell et la non localité ne sont pas abordées.

je ne saurais dire si la question du biaisage du hasard quantique a fait l'objet de publication. Cela m'étonnerait, vu que le préalable à ce phénomène serait de pouvoir dépasser la vitesse de la lumière.

Ce n'est pas le préalable, mais au contraire la conséquence.

C'est aussi un préalable : biaiser le hasard quantique, c'est modifier la valeur des variables cachées. Or on sait que si variables cachées il y a, elles doivent être non locales.

Au même titre que l'indéterminisme thermodynamique statistique des grandeurs macroscopiques d'un ensemble canonique par exemple (les fluctuations statistiques de ces grandeurs), l'indéterminisme quantique (découlant de la difficulté de prévoir dans quel état va basculer un appareil de mesure en état superposé, donc métastable) est une conséquence de la fuite d'information hors de portée de l'observateur macroscopique.

Si le monde est à variables cachées non locales, peut-être.

...ce qui est loin d'être prouvé, et même très improbable, car dans ce modèle Curie-Weiss proposé, les interactions physiques sont des "couplages de spin". Ne s'agit-il pas là d'interactions électromagnétiques, donc se propageant à la vitesse de c ? C'est en contradiction avec les expériences d'Aspect. L'hypothèse que que le résultat des mesures y soient le résultat d'actions (variables cachées) se propageant à une vitesse inférieure ou égale à c (locales) est incompatible avec les résultats expérimentaux.

Le non-(réalisme naïf), le fait de reconnaître que les systèmes observés n'ont pas de propriété objective, mais seulement des propriétés intersubjectives, est incontournable. En effet, les propriétés que nous attribuons aux systèmes observés sont des grandeurs macroscopiques. Elles n'ont de sens que vis à vis d'un regroupement des états microphysiques en classes d'équivalences d'états indiscernables pour une classe d'observateurs : les observateurs macroscopiques (sensés ne savoir mesurer que des grandeurs macroscopiques).

Ce n'est pas le sens que je donne à l'expression "non-réalisme". Quand je parle de non réalisme, je fais référence à ces objets quantiques (les fonctions d'onde) pour lesquel la connaissance, même intersubjective, est impossible. Entre le moment où Alice et Bob font leur mesure et le moment où ils peuvent communiquer leurs résultats, la fonction d'onde les décrivant ne peut pas faire l'objet d'un accord intersubjectif. Même dans l'interprétation d'Everett !

On peut facilement construire des modèles de Chat de Schrödinger, comme celui de Curie-Weiss, ou de la façon dont on décrit ce qu'il se passe dans l'interprétation des mondes multiples, mais, à moins d'aller beaucoup plus loin, ces deux interprétations sont incapables de décrire une expérience EPR de façon réaliste.

Un Chat de Schrödinger n'a jamais violé d'inégalité de Bell.

Ca ne marche pas, il faut qu'Alice réalise plusieurs mesures de spin vertical successives de son côté (avec un polariseur vertical macroscopique).

Je parlais de mesure de spin avec un Stern-Gerlach.

[invite8915d466]

Il est donc montré qu'il existe au moins un système possible de "Chat de Schrödinger" (celui choisi) qui se comporte de façon à "réduire spontanément son paquet d'onde".

la décohérence, ce n'est pas la réduction du paquet d'onde ! si on couple un système quantique avec un environnement, sans postuler la projection du paquet d'onde , on obtient une solution à la multiunivers, pas une projection du paquet d'onde. La projection doit etre rajoutée à la main après observation du résultat. C'est en cela que la position de l'observateur est irréductible, et ne peut pas être "relativisée" par un calcul de type évolution hamiltonienne (qui ne contient absolument nulle part "l'observation" de la mesure).

[Pio2001]

Tu as raison, mais je ne parle pas de la décohérence. Je parle du Curie-Weiss model of the quantum measurement process, de Roger Balian, donné plus haut. Celui-ci prétend, calculs à l'appui, prédire un comportement allant jusqu'à la réduction du paquet d'onde elle-même dans un cas particulier d'association système quantique + appareil de mesure.

Il s'agirait donc d'un modèle nouveau, réalisant des prédictions inédites (pour ce cas de figure précis, le cas général n'est pas abordé). Cela me paraît plausible dans la mesure où c'est un modèle à variables cachées locales, donc a priori incompatible avec les observations faites dans n'importe quelle expérience EPR.

Il ne fonctionne que si on l'associe avec l'idée de Chaverondier d'un référentiel privilégié, dans lequel on pourrait dépasser la vitesse de la lumière. Ainsi, on aurait les variables cachées non locales nécessaires à la modélisation de la violation de l'inégalité de Bell expérimentalement observée. Variables pas très bien cachées, d'ailleurs, puisqu'on n'utilise que des grandeurs déjà connues. Et elles sont contextuelles, dans la mesure où l'état de l'appareil de meure et le bain de phonons sont impliqués dans le processus, donc compatibles avec le théorèmede Kochen-Specker.

En principe on pourrait aussi l'adapter à l'interprétation transactionnelle de Cramer afin d'y introduire la non localité indispensable à toute variable cachée qui se respecte. Il faudrait probablement faire intervenir le "handshake" de Cramer entre onde retardée et onde avancée non pas sur la ligne d'univers de la particule mesurée, mais dans les interactions spin-spin entre la particule et l'appareil de mesure "métastable" du modèle de Balian.

[invite6d525980]

Merci Chaverondier, pour ces précisions (matière à réflexions persistantes), et pour les références aux travaux de Balian.

J'ai toutefois une remarque sur le début de ton texte :

Du point de vue du phénomène de mesure quantique, l'interprétation dite de Copenhague se contente de constater et d'accepter ce qu'on observe sans trop chercher à aller plus loin. Dans ce but, elle postule l'existence d'une sorte de frontière, un peu mystérieuse, séparant le monde microsopique du monde macroscopique. Au delà de cette frontière, la physique quantique ne serait plus valide et serait remplacée par la physique classique.

Je pense que l'on peut être réservé face à cette description de Copenhague...La frontière n'est pas mystérieuse, elle est arbitrairement fixée par le dispositif d'observation. Il n'y a pas de limite "vers l'observateur" pour le dispositif, ce qui fait que si on pense que c'est l'ensemble de l'univers qui est côté quantique, on retombe sur la conception d'Everett. Il suffit de ne pas perdre de vue que l'observateur ne fait jamais partie du monde décrit pas la théorie (et pour cause, c'est un sujet, et ces choses-là ne sont pas appréhendées par la science objectivante).

Et vers le phénomène quantique, la limite se situe au niveau de la capacité à observer/mesurer du dispositif, c'est à dire à mettre en évidence "classique" un phénomène... Et c'est là il me semble, que le bât blesse dans Opera/CERN/Gran Sasso. Pas d'observation au départ, donc pas de mesures, et aucun calcul, fût-il subtilement statistique (la statistique suppose implicitement une existence aux neutrinos, alors que leur observation n'a lieu que plus tard), ne peut être fondé.

C'est en cela que la position de l'observateur est irréductible

C'est aussi mon avis (et ma compréhension de la décohérence, à ce stade).

[invite8915d466]

Tu as raison, mais je ne parle pas de la décohérence. Je parle du Curie-Weiss model of the quantum measurement process, de Roger Balian, donné plus haut. Celui-ci prétend, calculs à l'appui, prédire un comportement allant jusqu'à la réduction du paquet d'onde elle-même dans un cas particulier d'association système quantique + appareil de mesure.

ça me parait totalement la même chose que la décohérence. Dans la mesure où il n'est pas capable de dire QUEL résultat est obtenu, il ne peut que décrire un mélange statistique de résultats décohérés (sans interférence quantique entre eux). Mais c'est très exactement ce que décrit la théorie de la décohérence : un passage d'une superposition quantique cohérente du genre à, après interaction avec environnement, une superposition du type , ce qui , après "oubli" de l'environnement non mesurable, ce qui se fait techniquement par l'opération de trace partielle sur les variables de l'environnement , revient à considérer un mélange statistique, cette fois "classique" , de l'état 1 et de l'état 2. Et donc il est "sans inconvénient" (mais injustifié physiquement) "d'effacer" une des composantes, une fois qu'on a "observé " l'autre. (Sauf qu'on ne sait toujours pas ce qu'il se passe précisément quand on "observe" l'autre, on n'a pas avancé.

On n'a jamais fait que ça depuis le début pour expliquer l'apparence classique du monde, ce n'est absolument pas nouveau, et je ne vois pas quel principe physique nouveau Balian apporte, il fait juste le calcul général plus précisément dans un cas particulier, celui du modèle d'Ising. Mais ces idées étaient déjà là depuis le début dans toutes les interprétations de la méca Q, on ne va pas réinventer la poudre à chaque fois ! y a aucune "prédiction nouvelle" , on a toujours 50 % de chance d'observer un résultat et 50 % d'en observer un autre, et toujours sans aucune capacité prédictive supplémentaire de savoir lequel on va observer !

[Pio2001]

Il y a du vrai dans ce que tu dis... je ne me rappelle pas avoir vu de formule permettant de calculer lequel des deux états était obtenu au final.

Par contre, le modèle de Balian n'est-il pas local, contrairement à la décohérence (que ce soit un avantage ou pas) ?

[Pio2001]

En fait, je crois que c'est la donnée de l'état microscopique du détecteur + les fluctuations exactes du bain de phonons qui vont déterminer l'état final dans ce modèle.

Etant un modèle à variables cachées locales, il doit être considéré comme réfuté par l'observation.

[azizovsky]

salut , comme je suis un réaliste 'naif' j'ai presque rien pigé dans le domaine de l'intrication mais si en plus de l'hypothése de l'existance des variables cachées on ajoute l'hypothèse qu'ils sont intriquées eux aussi , comment formalisé ses deux hypothèses dans le jargon propabiliste de bell , mérci .

[invite6d525980]

salut , comme je suis un réaliste 'naif'

Le problème, c'est que cette position n'est plus vraiment une option, aujourd'hui (pas plus que de penser que la Terre serait située au centre du système solaire...). Le réalisme local est réfuté par les expériences d'Aspect, quant au réalisme à variables cachées non locales (qui déjà ne peut guère être qualifié de "naïf") il est, si j'ai bien compris, mis en grande difficulté par les travaux de Leggett, appuyés des expériences de Zelinger ( http://www.larecherche.fr/content/re...ticle?id=23017).

[invite8915d466]

En fait, je crois que c'est la donnée de l'état microscopique du détecteur + les fluctuations exactes du bain de phonons qui vont déterminer l'état final dans ce modèle.

euh non, ça ne peut pas être ça, sinon tu n'obtiendrais jamais de corrélation par mesure du spin sur le même axe, avec des particules intriquées, et des détecteurs décorrélés ....

[Pio2001]

salut , comme je suis un réaliste 'naif' j'ai presque rien pigé dans le domaine de l'intrication mais si en plus de l'hypothése de l'existance des variables cachées on ajoute l'hypothèse qu'ils sont intriquées eux aussi , comment formalisé ses deux hypothèses dans le jargon propabiliste de bell , mérci .

Supposer que les variables cachées soient intriquées ne me semble pas exclu dans le théorème de Bell. Je crois que cela ne changerait rien.
Comment le formaliser ? L'intrication est une propriété des vecteurs de l'espace de Hilbert des états. Il devrait suffire de se donner des variables cachées vectorielles et de les associer à des particules afin que l'on puisse parler d'intrication.

Le problème, c'est que cette position n'est plus vraiment une option, aujourd'hui (pas plus que de penser que la Terre serait située au centre du système solaire...). Le réalisme local est réfuté par les expériences d'Aspect, quant au réalisme à variables cachées non locales (qui déjà ne peut guère être qualifié de "naïf") il est, si j'ai bien compris, mis en grande difficulté par les travaux de Leggett, appuyés des expériences de Zelinger ( http://www.larecherche.fr/content/re...ticle?id=23017).

Je ne crois pas. Les tests expérimentaux des inégalités de Leggett ont réfuté une classe d'interprétations si obscures que les auteurs ont dû en proposer une en annexe de leur article pour montrer qu'elles auraient pu exister !
Si j'ai bien compris, ce sont les interprétation sans intrication. La particule A a une polarisation définie, la B a une polarisation définie, et elles ne sont pas intriquées. Ils ont rédigé un petit modèle sommaire permettant de montrer qu'on pouvait reproduire les corrélations les plus simples entre les deux mesures malgré l'absence d'intrication "algébrique".

euh non, ça ne peut pas être ça, sinon tu n'obtiendrais jamais de corrélation par mesure du spin sur le même axe, avec des particules intriquées, et des détecteurs décorrélés ....

Balian ne parle pas de corrélation et c'est justement ce que je lui reproche. Il ne parle que du chat de Schrödinger mesuré seul. Je pense en effet que son modèle rencontrerait de sérieuses difficultés s'il s'agissait de l'appliquer à une paire de particules intriquées... sauf si, comme le propose Chaverondier, les interactions en jeu étaient instantanées, ou de vitesse très supérieure à celle de la lumière dans le référentiel du laboratoire.

[azizovsky]

merci , quand j'ai dit que je suis réaliste (comme j'ai dit que j'ai rien pigé...) il ne faut pas lui attribué le même sens que celui des physiciens , j'ai jamais cru que la la science est la chair de la réalité , ce que me parrait flou c'est de dire que deux particule intriquées réstent en 'communication' et si les variables cachées n'éxiste pas par expériences , est ce que leurs créations(existance artificiél) est possible pour valider leurs inéxistance d'une autre manière .

[invite6d525980]

ce que me parrait flou c'est de dire que deux particule intriquées réstent en 'communication'

Mais ça, c'est du réalisme justement, tu crois que les particules existent, c'est ça qui fait que ça te parait "flou". Il n'existe rien de tel que des particules, il y a seulement des phénoménes observables, et l'intrication indique que la réalité sous-jacente aux phénoménes observables a un caractère non-local... (dit autrement, les concepts de distance, d'espace,... donc de localité, n'appartiennent qu'à la réalité observable, aux phénoménes).

[invite8915d466]

En fait, je crois que c'est la donnée de l'état microscopique du détecteur + les fluctuations exactes du bain de phonons qui vont déterminer l'état final dans ce modèle.

Etant un modèle à variables cachées locales, il doit être considéré comme réfuté par l'observation.

bon tu m'avais mis le doute mais j'ai relu le papier de Balian, il n'y a rien de non-conventionnel. Ce n'est pas une nouvelle mécanique quantique, c'est juste l'étude détaillée de la décohérence dans un cas particulier (interaction d'un spin avec un réseau ) . Ils retrouvent le fait que l'opérateur densité évolue vers un état "quasi-diagonal" où on peut négliger les termes d'interférences, mais ça ne décrit pas du tout la projection du paquet d'onde en elle meme, au sens où on termine quand meme avec une superposition statistique 50 %/50%. Le processus "d'observation" lui même (qui relève in fine de l'interaction de l'appareil de mesure avec l'observateur qui "prend conscience" du résultat) et de la suppression d'une des composantes (non observée) n'est toujours pas décrit, et ne le sera probablement jamais.

[azizovsky]

Mais ça, c'est du réalisme justement, tu crois que les particules existent, c'est ça qui fait que ça te parait "flou". Il n'existe rien de tel que des particules, il y a seulement des phénoménes observables, et l'intrication indique que la réalité sous-jacente aux phénoménes observables a un caractère non-local... (dit autrement, les concepts de distance, d'espace,... donc de localité, n'appartiennent qu'à la réalité observable, aux phénoménes).

C'est une interprétation .

[azizovsky]

Pour metre la main dans la pâte je porpose que : 1) la fonction d'onde est une déscription de plus d'un systéme : de la particule et d'un champs quantique (intrication de la fonction d'onde) , 2) l'évolution ne peut être influencée autrement que par un lien causal entre la particule et le champs (non localité de la fonction d'onde) , 3)l'évolution de chaque particule est prédéterminée par le champs qu'il lui associé par la fonction d'onde (réalisme).

[azizovsky]

C'est une sorte d'interprétation bohmienne sauf qu'ici le champs quantique lié à la particue l'a guidé dans le passé (intrication) et indépendant d'elle et qui'est représenté par la fonction d'onde de la particule .

[Pio2001]

Pour metre la main dans la pâte je porpose que : 1) la fonction d'onde est une déscription de plus d'un systéme : de la particule et d'un champs quantique (intrication de la fonction d'onde) , 2) l'évolution ne peut être influencée autrement que par un lien causal entre la particule et le champs (non localité de la fonction d'onde) , 3)l'évolution de chaque particule est prédéterminée par le champs qu'il lui associé par la fonction d'onde (réalisme).

J'ai rien compris...

[chaverondier]

J'ai relu le papier de Balian, il n'y a rien de non-conventionnel. Ce n'est pas une nouvelle mécanique quantique.

Tout à fait d'accord.

c'est juste l'étude détaillée de la décohérence dans un cas particulier (interaction d'un spin avec un réseau ). Ils retrouvent le fait que l'opérateur densité évolue vers un état "quasi-diagonal" où on peut négliger les termes d'interférences

La décohérence n’est (me semble-t-il) qu’une des étapes du modèle de la mesure quantique proposé par R.BALIAN dans Curie-Weiss model of the quantum measurement process (5 pages) http://arxiv.org/abs/cond-mat/0203460.

En effet, elle est suivie de l’enregistrement d’un unique résultat de mesure corrélé à l’état induit sur le système microphysique observé. Cet enregistrement est provoqué par un phénomène de transition de phase de l’appareil de mesure (initialement dans un état métastable). La grandeur observable à l’échelle macroscopique est un paramètre d’ordre caractérisant celui des états stables vers lequel a évolué l’appareil de mesure (à l’issue de ce phénomène de transition de phase).

mais ça ne décrit pas du tout la projection du paquet d'onde en elle même

Je ne vois pas où il manque quelque chose à la modélisation de cette projection à part les détails inaccessibles à l'observateur macroscopique car se "cachant" dans l'entropie de l'état macroscopique d'un bain thermique. Ces détails sont implicitement contenus dans la dynamique hamiltonienne, donc déterministe, qui pourrait modéliser l'évolution du système observé, de l'appareil de mesure et du bain de phonons si ce modèle gigantesque était exploitable. Ils ne présentent donc plus (dans le modèle de R.BALIAN) de mystère qui serait spécifiquement quantique.

Le processus "d'observation" lui même (qui relève in fine de l'interaction de l'appareil de mesure avec l'observateur qui "prend conscience" du résultat) et de la suppression d'une des composantes (non observée) n'est toujours pas décrit, et ne le sera probablement jamais.

Il n'a pas à être décrit (me semble-t-il). En effet, à l'issue de la dynamique de mesure quantique, un résultat classique a été enregistré à l'échelle macroscopique indépendamment de l’observateur. Ce résultat (observable sans perturbation par n’importe quel observateur macroscopique) c’est un paramètre d'ordre (caractérisant une brisure d'ergodicité) de l'état macroscopique atteint par l'appareil de mesure à l'issue de la transition de phase qu’il a subi (suite à l’interaction de cet appareil avec le système microphysique observé).

R.BALIAN lève donc, me semble-t-il, le mystère de l'indéterminisme quantique en montrant qu'il découle d'un classique manque d'information sur les ddl cachés à l'observateur dans un bain thermique (un processus qui relève de la physique statistique sans avoir à introduire une physique nouvelle basée sur un ou des postulats nouveaux).